DE10035917B4

DE10035917B4 - Device for radiation analysis with variable collimator and variable collimator

Info

Publication number: DE10035917B4
Application number: DE10035917A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Kogan
Original assignee: Panalytical BV
Current assignee: Malvern Panalytical BV
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2020-07-22
Also published as: NL1015740C1; US6444993B1; DE10035917A1; JP4925500B2; JP5127976B2; JP2012042484A; JP2001091699A

Abstract

In Geräten zur Strahlungsanalyse, beispielsweise Röntgenspektrometern, wird häufig gewünscht, dass sich der Öffnungswinkel des analysierenden Strahlungsbündels 45 während des Messprozesses ändert. Der Öffnungswinkel des Strahlungsbündels wird beispielsweise durch die Länge der kollimierenden Elemente 46, 60 in dem Kollimator bestimmt. Gemäß der Erfindung wird dies durch Verlagern oder Rotieren des Kollimators durch das Strahlungsbündel 45 hindurch erreicht, so dass als Folge die dem Strahlungsbündel ausgesetzte Länge L der kollimierenden Elemente verändert werden kann. Ein Kollimator mit rechteckigen Platten 46 (Soller-Kollimator) kann um eine Welle 50 senkrecht zu den Platten gedreht werden, oder ein Kollimator mit Röntgenfasern kann mit unterschiedlichen Faserlängen ausgeführt werden und diese durch das Strahlungsbündel quer zur Längsrichtung der Fasern verlagern.In devices for radiation analysis, for example X-ray spectrometers, it is often desired that the aperture angle of the analyzing radiation beam 45 changes during the measuring process. The aperture angle of the radiation beam is determined, for example, by the length of the collimating elements 46, 60 in the collimator. According to the invention, this is achieved by displacing or rotating the collimator through the radiation beam 45, so that as a consequence the length L of the collimating elements exposed to the radiation beam can be changed. A collimator with rectangular plates 46 (Soller collimator) may be rotated about a shaft 50 perpendicular to the plates, or a collimator of X-ray fibers may be made with different fiber lengths and displaced by the radiation beam transverse to the longitudinal direction of the fibers.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Strahlungsanalyse einer zu untersuchenden Probe, in dem ein Strahlungsbündel entlang eines optischen Weges von einer Strahlungsquelle über die zu untersuchende Probe zu einem Strahlungsdetektor verläuft, in welchem optischen Weg sich ein Kollimator mit kollimierenden Elementen befindet, welcher Kollimator, infolge einer Bewegung durch das Strahlungsbündel hindurch, einen variablen Öffnungswinkel für das Strahlungsbündel aufweist.The The invention relates to a device for the radiation analysis of a sample to be examined, in which a radiation beam along an optical path from a radiation source over the to be examined sample to a radiation detector, in which optical path is a collimator with collimating elements, which collimator, due to movement through the radiation beam, a variable opening angle for the radiation beam.

Die Erfindung betrifft auch einen Kollimator zur Verwendung in einem derartigen Gerät.The The invention also relates to a collimator for use in a such device.

Ein solches Gerät ist aus der JP 10038823 A bekannt. In der genannten Druckschrift wird das Gerät zur Strahlungsanalyse von einem Röntgenfluoreszenzspektrometer gebildet. In dem röntgenoptischen Weg dieses bekannten Spektrometers gibt es zwei Kollimatoren in Form sogenannter Soller-Spalt-Kollimatoren. Solche Kollimatoren umfassen einen Stapel aus zueinander parallelen Platten aus einem Röntgenstrahlung absorbierendem Material, die bestimmte Zwischenräume aufweisen. Ein kollimierendes Element in einem solchen Kollimator wird somit durch einen Zwischenraum plus den benachbarten Platten gebildet. Der von einer solchen Plattengesamtheit dem Strahlungsbündel angebotene Öffnungswinkel ist gleich zweimal das Verhältnis des Zwischenraums zu der Länge der Platten am Ort des die Platten durchlaufenden Röntgenstrahlenbündels.Such a device is out of the JP 10038823 A known. In the cited document, the device for radiation analysis is formed by an X-ray fluorescence spectrometer. In the X-ray optical path of this known spectrometer, there are two collimators in the form of so-called Soller-gap collimators. Such collimators comprise a stack of mutually parallel plates of X-ray absorbing material having certain interstices. A collimating element in such a collimator is thus formed by a gap plus the adjacent plates. The aperture angle offered by such a plate assembly to the radiation beam is equal to twice the ratio of the gap to the length of the plates at the location of the x-ray beam passing through the plates.

Geräte zur Strahlungsanalyse sind häufig zum Messen eines Spektrogramms (beispielsweise Röntgenspektrometer) oder Beugungsmuster (beispielsweise Röntgendiffraktometer) mit hoher Auflösung eingerichtet. Für bestimmte Strahlen in dem Strahlungsbündel gibt es dann Abweichungen vom idealen Strahlungsweg, die einen nachteiligen Einfluss auf die Auflösung der Messungen haben. Um diese Abweichungen zu verringern, ist es an sich bekannt, einen Kollimator zum Begrenzen des Strahlungsbündels, insbesondere zum Begrenzen des Öffnungswinkels des Strahlungsbündels, im optischen Weg des Gerätes anzuordnen.Equipment for radiation analysis are common to Measuring a spectrogram (eg, X-ray spectrometer) or diffraction pattern (for example, X-ray diffractometer) with high resolution set up. For certain rays in the radiation beam are then deviations from the ideal radiation path, which has a detrimental effect on the resolution have the measurements. To reduce these deviations, it is known per se, a collimator for limiting the radiation beam, in particular for limiting the opening angle the radiation beam, in the optical path of the device to arrange.

Eine Messung mit einem Röntgenspektrometer oder einem Röntgendiffraktometer umfasst häufig das Ausführen einer Winkelabtastung, d. h. die aus der zu untersuchenden Probe stammende Strahlungsintensität wird für einen größeren Bereich von Winkelwerten um die Probe herum gemessen. Die genannten Abweichungen vom idealen Strahlungsweg sind dann vom Winkelwert abhängig. Um die Messdauer mit diesem Gerät so kurz wie möglich zu halten, wird der Öffnungswinkel (also die Gesamtintensität) des Strahlungsbündels wünschenswerterweise nicht weiter begrenzt, als für die Auflösung notwendig ist. Daher wird während der Messung der Öffnungswinkel des Kollimators wünschenswerterweise variabel gemacht, d. h. abhängig von Winkelwert.A Measurement with an X-ray spectrometer or an X-ray diffractometer includes frequently the execution an angle scan, i. H. those from the sample to be examined originating radiation intensity is for a larger area measured from angle values around the sample. The mentioned deviations from the ideal radiation path are then dependent on the angle value. Around the measuring time with this device as short as possible to hold, the opening angle (ie the total intensity) of the radiation beam desirably not further limited than for the resolution necessary is. Therefore, during the measurement of the opening angle of the collimator desirably variable made, d. H. dependent of angular value.

In dem aus der JP 10038823 A bekannten Röntgenspektrometer wird dieser variable Wert des Öffnungswinkels erreicht, indem die dort dargestellten Soller-Spalt-Kollimatoren, die einen Stapel aus Platten mit gleichen gegenseitigen Zwischenräumen umfassen, so ausgebildet werden, dass der Stapel aus Platten eine Vielzahl Teilstapel umfasst, die zueinander unterschiedliche Zwischenräume zwischen den Platten aufweisen. Durch Verlagern des jeweiligen Soller-Spalt-Kollimators in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Platte, so dass ein anderer Teilstapel in das Strahlungsbündel eingebracht wird, kann jetzt ein anderer Öffnungswinkel selektiert werden.In the from the JP 10038823 A known X-ray spectrometer, this variable value of the opening angle is achieved by the Soller-gap collimators shown there, which comprise a stack of plates with equal mutual gaps, are formed so that the stack of plates comprises a plurality of sub-stacks, the mutually different gaps between have the plates. By displacing the respective Soller-slit collimator in a direction perpendicular to the surface of the plate, so that another partial stack is introduced into the radiation beam, a different opening angle can now be selected.

Das Herstellen eines Kollimators, in dem die kollimierenden Elemente voneinander unterschiedliche Abmessungen haben, ist aus der Sicht der Fertigung unbequem. Zudem können nur einige diskrete Werts des Öffnungswinkels auf diese bekannte Weise realisiert werden, oder es gibt (bei einem sich kontinuierlich ändernden Zwischenraum) gleichzeitig eine Vielzahl von Zwischenräumen in dem Strahlenbündel, so dass der Öffnungswinkel nicht gut definiert ist.The Making a collimator in which the collimating elements have different dimensions from each other, is from the point of view inconvenient to manufacture. In addition, you can only some discrete value of the opening angle be realized in this known manner, or there are (at one constantly changing Space) at the same time a variety of spaces in the beam, so that the opening angle not well defined.

Die DE 3136971 A1 beschreibt einen Schlitzkollimator für einen Panorama-Röngtenstrahlgerät zur Kollimation eines Röngtenstrahlbündels in einem engen fächerartigen Strahl. Ein Kollimatorschlitz ist in einem um seine Längsachse drehbar gelagerten Drehzapfen angeordnet. Durch Drehung des Drehzapfens wird die wirksame, die Strahlung durchlassende Größe des Schlitzes geändert.The DE 3136971 A1 describes a slot collimator for a panoramic X-ray machine for collimating a X-ray beam in a narrow fan-shaped beam. A collimator slot is arranged in a pivot about its longitudinal axis rotatably mounted. Rotation of the pivot changes the effective radiation transmitting size of the slot.

Die US 4,419,585 beschreibt einen Kollimator, der einen Stapel von Kollimatorplatten enthält, die ein Muster mit Öffnungen aufweisen. Die Platten können zueinander verschoben werden, wodurch sich eine Veränderung des Strahlungspfades durch den Kollimator ergibt.The US 4,419,585 describes a collimator including a stack of collimator plates having a pattern with openings. The plates can be displaced relative to one another, which results in a change in the radiation path through the collimator.

Die US 4,419,763 beschreibt einen Kollimator, der einen Stapel von Platten aufweist, der geneigt wird, um einen Blickwinkel des Zentilatorkristalls eines Strahlungsdetektors in Bezug auf eine Strahlungsquelle zu verändern. Die Platten weisen hexagonale Öffnungen auf, die zu den Öffnungen von angrenzenden Platten ausgerichtet sind.The US 4,419,763 describes a collimator having a stack of plates that is tilted to change a viewing angle of the centilator crystal of a radiation detector with respect to a radiation source. The plates have hexagonal openings aligned with the openings of adjacent plates.

Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur Strahlungsanalyse sowie einen Kollimator anzugeben, in dem der Öffnungswinkel des Strahlungsbündels kontinuierlich veränderbar ist, und das in relativ einfacher Weise hergestellt werden kann.The invention has for its object to provide a device for radiation analysis and a collimator, in which the opening angle of the radiation beam is continuously variable, and which are produced in a relatively simple manner can.

Die Aufgabe wird durch ein Gerät zur Strahlungsanalyse mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 4 gellöst. Die Aufgabe wird ferner durch einen Kollimator mit den Merkmalen der Ansprüche 6 und 9 gelöst.The Task is by a device for radiation analysis with the features of independent claims 1 and 4 gellöst. The object is further achieved by a collimator having the features the claims 6 and 9 solved.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die gewünschte Änderung des Öffnungswinkels durch eine Bewegung erhalten werden kann, derart, dass die Abmessungsunterschiede, wie sie häufig in verschiedenen Anlagen von Natur aus vorhanden sind, diese Änderung des Öffnungswinkels bewirken. Es ist jedoch nicht notwendig, diese inhärenten Abmessungsunterschiede zu verwenden; es ist auch möglich, einfach herzustellende Abmessungsunterschiede zu nutzen.The Invention is based on the finding that the desired change of the opening angle a movement can be obtained, such that the dimensional differences, as they often do in different plants inherently exist, this change the opening angle cause. However, it is not necessary to have these inherent dimensional differences to use; it is also possible, easy to make use of dimensional differences.

Bei der Vorrichtung werden die inhärenten Abmessungsunterschiede in einfacher Weise genutzt, wobei die kollimierenden Elemente die Form von zueinander parallelen Platten aufweisen und die genannte Bewegung eine Rotation um eine Welle senkrecht zu den Platten umfasst. Infolge der genannten Rotation folgt das Strahlungsbündel im Allgemeinen einem anderen Weg relativ zum Kollimator, so dass das Bündel auf unterschiedliche Abmessungen trifft.at the device becomes the inherent dimensional differences used in a simple way, with the collimating elements the Having form of parallel plates and said Movement includes a rotation about a shaft perpendicular to the plates. As a result of said rotation, the radiation beam follows in Generally another way relative to the collimator, so that bunch meets different dimensions.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung in der inhärente Abmessungsunterschiede in einfacher Weise genutzt werden, haben die Platten eine rechteckige Form. Dies verschafft ein hohes Maß an Einfachheit beim Herstellungsprozess mit einer Form, die bei dieser Technik bereits allgemein Verwendung findet.at a further embodiment the device in the inherent Dimensional differences can be used in a simple way the plates have a rectangular shape. This provides a high degree of simplicity in the manufacturing process with a mold using this technique already commonly used.

Bei einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung haben die Platten zumindest teilweise eine elliptische Form. In einem stark divergenten Strahlungsbündel ermöglicht diese Maßnahme, den Unterschied beim Öffnungswinkel für verschiedene Trajektorien in dem Strahlenbündel zu verringern.at another embodiment In the apparatus, the plates are at least partially elliptical Shape. In a strongly divergent radiation beam, this measure allows the difference in the opening angle for different Trajectories in the beam to reduce.

In noch einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung haben die kollimierenden Elemente die Form von Kanälen mit einem in sich geschlossenen Querschnitt, welche Kanäle untereinander verschiedene Längen haben, und umfasst die genannte Bewegung eine Verlagerung quer zur Längsrichtung der Kanäle. Die Kanäle können als röntgenoptische Fasern ausgebildet sein, z. B. Glasfasern. Röntgenoptische Fasern sind an sich zur Beeinflussung des Strahlenganges in einem Strahlungsbündel bekannt. Solche Fasern sind jedoch sehr dünn, so dass ein aus Fasern hergestellter Kollimator eine sehr große Anzahl Fasern umfasst und nicht einfach in beliebiger Form hergestellt werden kann. Es ist jedoch sehr gut möglich, eine Packung aus Fasern herzustellen, so dass diese Packung in Seitenansicht die Form beispielsweise eines Dreiecks hat; indem der so gebildete Kollimator quer zu den Längsachsen der Fasern verlagert wird, werden in das Strahlenbündel Fasern von unterschiedlicher Länge eingebracht.In yet another embodiment In the apparatus, the collimating elements are in the form of channels a self-contained cross-section, which channels with each other different lengths have, and the said movement includes a shift across longitudinal direction of the channels. The channels can as x-ray optical Be formed fibers, z. B. glass fibers. X-ray optical fibers are on known for influencing the beam path in a radiation beam. Such Fibers are very thin, such that a collimator made of fibers has a very large number Fibers and not simply made in any shape can be. However, it is very possible, a pack of fibers manufacture, so this pack in side view the shape, for example a triangle has; by the collimator thus formed transversely to the longitudinal axes The fibers are shifted into the beam of fibers from different length brought in.

Die Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente bezeichnen. Es zeigen:The Device is shown in the drawing and will become hereafter described in more detail, wherein like reference numerals designate the same elements. It demonstrate:

1 eine globale Darstellung eines an sich bekannten Röntgenanalysegerätes, in dem die Vorrichtung angewendet werden kann, 1 a global representation of a known X-ray analysis device in which the device can be applied,

2a eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform eines variablen Soller-Spalt-Kollimators gemäß der Erfindung, 2a a perspective view of a first embodiment of a variable Soller-gap collimator according to the invention,

2b eine Draufsicht einer Kollimatorplatte des Kollimators von 2a, zusammen mit dem Strahlungsbündel; 2 B a plan view of a collimator plate of the collimator of 2a , together with the radiation beam;

3 eine Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform eines variablen Soller-Spalt-Kollimators gemäß der Erfindung und 3 a perspective view of a second embodiment of a variable Soller-gap collimator according to the invention and

4 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines variablen Soller-Spalt-Kollimators mit röntgenoptischen Fasern gemäß der Erfindung. 4 a perspective view of an embodiment of a variable Soller-gap collimator with X-ray optical fibers according to the invention.

Die Erfindung soll anhand einer Ausführungsform beschrieben werden, in der das Gerät zur Strahlungsanalyse von einem Röntgenanalysegerät gebildet wird, insbesondere einem Röntgendiffraktionsgerät. Darin hat die analysierende ionisierende Strahlung die Form von Röntgenstrahlung. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch auf alle weiteren Geräte zur Strahlungsanalyse angewendet werden kann, in denen ein Kollimator für das analysierende Strahlungsbündel verwendet wird.The Invention is based on an embodiment described in which the device for radiation analysis of formed an X-ray analysis device is, in particular an X-ray diffraction apparatus. In this the analyzing ionizing radiation has the form of X-radiation. It should be noted, however, that the invention applies to all other devices can be applied for radiation analysis in which a collimator for the analyzing radiation beam is used.

1 ist eine schematische Darstellung eines bekannten Röntgenanalysegerätes, hier ein Röntgendiffraktionsgerät. In diesem Gerät ist auf einem Gestell 2 ein Goniometer 4 angebracht. Dieses Goniometer 4 kann mit einem Winkelkodierer zum Messen der Winkeldrehung der darauf montierten Röntgenquelle 7 und der ebenfalls darauf montierten Detektoreinrichtung 9 versehen sein. Das Goniometer ist außerdem mit einem Probenträger 8 versehen, auf dem eine Probe 10 angebracht ist. Für die Fälle, bei denen eine Messung der Winkeldrehung der Probe wichtig ist, kann auf dem Probenträger ein Winkelkodierer angebracht sein. Die Röntgenquelle 7 enthält einen Halter 12 für eine in dieser Figur nicht wiedergegebene Röntgenröhre, die mit einem Befestigungsring 20 in dem Halter befestigt ist. Diese Röntgenröhre enthält einen Hochspannungsstecker 15, mit dem die Hochspannung und der Heizstrom für die Röntgenröhre über das Hochspannungskabel 18 zugeführt werden. An der gleichen Seite der Röntgenröhre sind Zu- und Abfuhrleitungen 22 und 24 für das Kühlwasser der Röntgenröhre angebracht. Der Röhrenhalter 12 enthält weiterhin ein Austrittsfenster 44 für Röntgenstrahlung und eine Einheit 16 zum Parallellisieren des Röntgenstrahlenbündels (einen Soller-Spalt-Kollimator). Die Platten des Soller-Spalt-Kollimators 16 stehen parallel zur Zeichenebene, so dass das von der Röntgenquelle 7 erzeugte Röntgenstrahlenbündel die Probe 10 mit einem divergenten Bündel belichtet. Die Detektoreinrichtung 9 umfasst einen Halter 26 für einen Soller-Spalt-Kollimator, einen Halter 28 für einen Monochromatorkristall und einen Detektor 30. Die Platten des Soller-Spalt-Kollimators im Halter 26 stehen ebenfalls parallel zur Zeichenebene. Wenn sowohl die Röntgenquelle als auch der Detektor um die Probe drehbar sind, ist es nicht notwendig, dass die Probe drehbar montiert ist. Es ist jedoch auch möglich, die Röntgenquelle fest zu montieren, was für umfangreiche und schwere Röntgenquellen manchmal notwendig ist. In diesem Fall sollten sowohl der Probenträger als auch der Detektor drehbar sein. 1 is a schematic representation of a known X-ray analysis device, here an X-ray diffraction device. In this unit is on a rack 2 a goniometer 4 appropriate. This goniometer 4 can use an angle encoder to measure the angular rotation of the x-ray source mounted on it 7 and the detector device also mounted thereon 9 be provided. The goniometer is also equipped with a sample holder 8th provided on which a sample 10 is appropriate. For cases where measuring the angular rotation of the sample is important, an angle encoder may be mounted on the sample holder. The X-ray source 7 contains a holder 12 for a not shown in this figure X-ray tube, with a mounting ring 20 is mounted in the holder. This x-ray tube contains a high voltage plug 15 , with which the high voltage and the heating current for the X-ray tube over the high voltage cable 18 be supplied. On the same side of the X-ray tube are supply and discharge lines 22 and 24 for the cooling water of the X-ray tube attached. The tube holder 12 also contains an exit window 44 for X-rays and one unit 16 for parallelizing the X-ray beam (a Soller-slit collimator). The plates of the Soller gap collimator 16 are parallel to the drawing plane, so that from the X-ray source 7 generated X-ray beam the sample 10 illuminated with a divergent bundle. The detector device 9 includes a holder 26 for a Soller-split collimator, a holder 28 for a monochromator crystal and a detector 30 , The plates of the Soller gap collimator in the holder 26 are also parallel to the drawing plane. If both the x-ray source and the detector are rotatable about the sample, it is not necessary for the sample to be rotatably mounted. However, it is also possible to mount the X-ray source firmly, which is sometimes necessary for large and heavy X-ray sources. In this case, both the sample carrier and the detector should be rotatable.

Das Röntgendiffraktionsgerät, wie es in 1 wiedergegeben wird, enthält weiterhin eine Verarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung der verschiedenen gemessenen Daten. Diese Verarbeitungseinrichtung umfasst eine Zentraleinheit 32 mit einer Speichereinheit 36 und einem Monitor 34 zur Präsentation der verschiedenen Daten und zur Wiedergabe des gemessenen und berechneten Ergebnisses. Die auf dem Goniometer 4 montierte Röntgenquelle 7, die Detektoreinrichtung 9 und der Probenträger 8 sind alle mit einer (nicht abgebildeten) Einheit zum Bestimmen der Winkelstellung des betreffenden Elementes in Bezug auf die Skaleneinteilung des Goniometers versehen. Ein Signal, das diese Winkelstellung wiedergibt, wird über Verbindungsleitungen 38-1, 38-2 und 38-3 zur Zentraleinheit 32 übertragen.The X-ray diffraction device, as it is in 1 is reproduced, further includes a processing means for processing the various measured data. This processing device comprises a central unit 32 with a storage unit 36 and a monitor 34 to present the various data and to reproduce the measured and calculated result. The on the goniometer 4 mounted X-ray source 7 , the detector device 9 and the sample carrier 8th are all provided with a unit (not shown) for determining the angular position of the element in question with respect to the scale of the goniometer. A signal representing this angular position is transmitted via connecting lines 38-1 . 38-2 and 38-3 to the central unit 32 transfer.

In 1 wird ein sogenannter Bragg-Brentano-Aufbau wiedergegeben, was bedeutet, dass die von einem einzelnen Punkt ausgehenden Röntgenstrahlen nach der Reflexion an der Probe 10 wieder in einem Punkt fokussiert werden, vorausgesetzt, dass die Oberfläche der Probe einen durch den Ausgangspunkt und den Brennpunkt verlaufenden Kreis berührt. Die Probe 10 wird mit aus der Röntgenquelle 7 stammender Röntgenstrahlung bestrahlt. In dieser Röntgenquelle ist schematisch eine Anode 40 wiedergegeben, die Teil der in dieser Figur nicht weiter wiedergegebenen Röntgenröhre ist. In der Anode 40 wird die Röntgenstrahlung auf übliche Weise erzeugt, indem diese Anode hochenergetischen Elektronen ausgesetzt wird. Dadurch wird in der Anode Röntgenstrahlung erzeugt, die durch das Röntgenfenster 44 austritt. In dem Aufbau nach 1 wird der genannte Ausgangspunkt nicht von einem einzelnen Punkt gebildet, sondern von einer Brennlinie 41 auf der Anode, die senkrecht zur Zeichenebene steht. Der genannte Brennpunkt wird von dem Sammelpunkt 43 des die Probe verlassenden Strahlenbündels 45 am Ort des Eingangs des Detektors 30 gebildet. Dadurch hat dieser Aufbau nur in der Zeichenebene eine fokussierende Wirkung.In 1 is a so-called Bragg-Brentano structure reproduced, which means that the emanating from a single point X-rays after reflection on the sample 10 be focused again at one point, provided that the surface of the sample touches a circle passing through the origin and focus. The sample 10 comes with from the X-ray source 7 originating X-radiation irradiated. In this X-ray source is schematically an anode 40 which is part of the X-ray tube not further shown in this figure. In the anode 40 X-radiation is generated in the usual way by exposing this anode to high-energy electrons. As a result, X-radiation is generated in the anode through the X-ray window 44 exit. In the structure after 1 the said starting point is not formed by a single point, but by a focal line 41 on the anode, which is perpendicular to the drawing plane. The mentioned focus is from the collection point 43 of the beam leaving the sample 45 at the location of the entrance of the detector 30 educated. As a result, this structure has a focusing effect only in the drawing plane.

2 zeigt eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines variablen Soller-Spalt-Kollimators, in dem die Platten des Kollimators eine rechteckige Form haben. Der dargestellte Kollimator umfasst einen Stapel aus Kollimatorplatten 46 mit Zwischenräumen 48. Alle Platten in diesem Kollimator haben die gleichen Abmessungen. Ein Strahlungsbündel 45, dessen Öffnungswinkel vom Kollimator begrenzt wird, fällt parallel zur Ebene der Kollimatorplatten 46 ein. Der Öffnungswinkel α des Strahlungsbündels wird durch das Zweifache des Verhältnisses des Zwischenraums d zwischen den Platten 46 zu der dem Strahlungsbündel ausgesetzten Länge L des kollimierenden Elementes (siehe auch 2b) gegeben, so dass α = 2d/L gilt. 2 shows a perspective view of an embodiment of a variable Soller-gap collimator, in which the plates of the collimator have a rectangular shape. The illustrated collimator comprises a stack of collimator plates 46 with gaps 48 , All plates in this collimator have the same dimensions. A radiation beam 45 , whose opening angle is limited by the collimator, falls parallel to the plane of the collimator plates 46 one. The opening angle α of the radiation beam becomes twice the ratio of the gap d between the plates 46 to the length L exposed to the radiation beam of the collimating element (see also 2 B ), so that α = 2d / L holds.

Der Wert der Größe L kann durch Drehen der Kollimatorplatten um eine Welle 50, die senkrecht zur Ebene der Platten 46 steht, verändert werden. Hierzu ist ein Bewegungsmechanismus vorgesehen, der in dieser Ausführungsform von einer Welle 50 und einer Antriebseinheit 52 gebildet wird, in der die Welle 50 gelagert ist und die fest mit dem Analysegerät verbunden ist, von dem der Kollimator ein Teil ist. Die Antriebseinheit umfasst beispielsweise einen Motor zum Drehen der Welle, welcher Motor von einer Steuereinheit 54 gesteuert wird, die Teil eines zu dem Analysegerät gehörenden Computers sein kann.The value of size L can be obtained by rotating the collimator plates around a shaft 50 that are perpendicular to the plane of the plates 46 stands, be changed. For this purpose, a movement mechanism is provided, which in this embodiment of a shaft 50 and a drive unit 52 is formed, in which the wave 50 is stored and which is firmly connected to the analyzer, of which the collimator is a part. The drive unit includes, for example, a motor for rotating the shaft, which motor from a control unit 54 which may be part of a computer associated with the analyzer.

Wenn die von dem Analysegerät auszuführenden Messungen es erfordern, werden die Kollimatorplatten 46 um die Welle 50 gedreht, bis der richtige Öffnungswinkel erreicht worden ist, d. h. dass die Beziehung α = 2d/L, wobei α ein vorgeschriebener Wert ist, erfüllt ist.If the measurements to be performed by the analyzer require it, the collimator plates will become 46 around the shaft 50 rotated until the correct opening angle has been reached, that is, the relationship α = 2d / L, where α is a prescribed value, is satisfied.

3 zeigt eine Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform eines variablen erfindungsgemäßen Soller-Spalt-Kollimators. Diese Ausführungsform ist vor allem für die Einrichtungen geeignet, in denen das Strahlungsbündel in einer Ebene parallel zu den Kollimatorplatten stark divergierend oder konvergierend ist. Diese Situation kann beispielsweise in einem Spektrometer vom Bragg-Brentano-Typ eintreten. Bei einem so divergenten Strahlenbündel ist der Wert für L (d. h. die dem Strahlungsbündel 45 ausgesetzte Kollimatorplattenlänge L) nicht für alle Strahlen in dem Strahlungsbündel derselbe. Dies kann für Messungen, die ein hohes Maß an Genauigkeit erfordern, ein Nachteil sein. Es kann gezeigt werden, dass für derartige Messungen ein Soller-Spalt-Kollimator mit elliptisch geformten Platten diesen Nachteil vollständig oder weitgehend beseitigt. Ebenso wie in dem Kollimator von 2 wird der Kollimator in 3 über die Welle 50 angetrieben, in gleicher Weise, wie es bereits anhand von 2 beschrieben worden ist. 3 shows a perspective view of a second embodiment of a variable Soller-gap collimator according to the invention. This embodiment is particularly suitable for the devices in which the radiation beam is highly divergent or convergent in a plane parallel to the collimator plates. This situation may, for example, occur in a Bragg-Brentano type spectrometer. With such a divergent beam, the value for L (ie, the radiation beam 45 exposed collimator plate length L) is not the same for all beams in the radiation beam. This can be a disadvantage for measurements that require a high degree of accuracy. It can be shown that for such Measurements a Soller-gap collimator with elliptically shaped plates completely or largely eliminated this disadvantage. As in the collimator of 2 becomes the collimator in 3 over the wave 50 driven, in the same way as it is already based on 2 has been described.

4 zeigt eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines variablen Soller-Spalt-Kollimators mit röntgenoptischen Fasern gemäß der Erfindung. Von solchen Fasern ist an sich bekannt, dass sie Strahlungsbündel aus Röntgenstrahlen beeinflussen. Mit solchen Fasern kann ein hohes Maß an Kollimation, d. h. ein sehr kleiner Öffnungswinkel des Strahlungsbündels erhalten werden. 4 Fig. 12 shows a perspective view of an embodiment of a Soller-slit variable collimator with X-ray optical fibers according to the invention. Such fibers are known to affect radiation beams of X-rays. With such fibers, a high degree of collimation, ie a very small opening angle of the radiation beam can be obtained.

Der in dieser Figur gezeigte Kollimator umfasst eine zweidimensionale Packung aus Röntgenfasern 60. Die Röntgenfasern 60 haben den gleichen Querschnitt, aber eine Länge, die von ihrer Höhe in der Packung abhängt. Parallel zur axialen Richtung der Röntgenfasern 60 fällt ein Strahlungsbündel 45 ein, dessen Öffnungswinkel von der Packung aus Röntgenfasern begrenzt wird. Der Öffnungswinkel des Strahlungsbündels wird durch das Verhältnis des inneren Querschnitts zur Länge der hohlen Faser bestimmt. Der Öffnungswinkel kann somit durch Hin- und Herbewegen des Kollimators verändert werden. Hierzu ist in dieser Ausführungsform ein Bewegungsmechanismus vorgesehen, der von einem Halter zum Packen von Röntgenfasern versehen ist, wobei der Halter zwei Führungen 62 umfasst, die von einem Antriebsstab 64 hin- und herbewegt werden können, wobei die Führungen 62 entlang Teilen 56 der Aufstellung des Analysegerätes geführt werden. Der Antrieb der genannten Bewegung wird von einer Antriebseinheit 52 ausgeführt, in der der Antriebsstab 64 gelagert ist und die auch fest mit dem Analysegerät verbunden ist. Die Antriebseinheit umfasst beispielsweise einen Motor zum Hin- und Herbewegen die Antriebsstabes, welcher Motor von einer Steuereinheit 54 gesteuert wird, die Teil eines zum Analysegerät gehörenden Computers ist. Wenn die mit dem Analysegerät auszuführenden Messungen es erfordern, wird der Kollimator hin- und herbewegt, bis der korrekte Öffnungswinkel erreicht ist.The collimator shown in this figure comprises a two-dimensional packing of X-ray fibers 60 , The x-ray fibers 60 have the same cross-section, but a length that depends on their height in the pack. Parallel to the axial direction of the X-ray fibers 60 falls a radiation beam 45 a whose opening angle is limited by the packing of X-ray fibers. The aperture angle of the radiation beam is determined by the ratio of the internal cross section to the length of the hollow fiber. The opening angle can thus be changed by moving the collimator back and forth. For this purpose, a movement mechanism is provided in this embodiment, which is provided by a holder for packing X-ray fibers, wherein the holder has two guides 62 Includes, by a drive rod 64 can be moved back and forth, with the guides 62 along parts 56 the installation of the analyzer are performed. The drive of said movement is by a drive unit 52 executed, in which the drive rod 64 is stored and which is also firmly connected to the analyzer. The drive unit comprises, for example, a motor for reciprocating the drive rod, which motor from a control unit 54 which is part of a computer belonging to the analyzer. If the measurements to be performed with the analyzer require it, the collimator will be moved back and forth until the correct opening angle is reached.

Claims

Device for the radiation analysis of a sample to be examined ( 10 ), in which a radiation beam ( 45 ) along an optical path ( 41 . 10 . 45 . 43 ) from a radiation source ( 40 ) over the sample to be examined to a radiation detector ( 9 ), wherein in the optical path a collimator ( 26 ) with collimating elements ( 46 ), and the collimator due to movement through the radiation beam (FIG. 45 ) has a variable opening angle for the radiation beam, and the collimator in such a way by the radiation beam ( 45 ), that, as a consequence, the length (L) of the collimating element exposed to the radiation beam permits a change, the collimating elements ( 46 ) have the form of mutually parallel plates and said movement is a rotation about a shaft ( 50 ) perpendicular to the plates.

Device for radiation analysis according to claim 1, in which the plates ( 46 ) have a rectangular shape.

device for radiation analysis according to claim 1, wherein the plates at least partly have an elliptical shape.

Device for the radiation analysis of a sample to be examined ( 10 ), in which a radiation beam ( 45 ) along an optical path ( 41 . 10 . 45 . 43 ) from a radiation source ( 40 ) over the sample to be examined to a radiation detector ( 9 ), wherein in the optical path a collimator ( 26 ) with collimating elements ( 46 ), and the collimator due to movement through the radiation beam (FIG. 45 ) has a variable opening angle for the radiation beam, and the collimator in such a way by the radiation beam ( 45 ), that, as a result, the length (L) of the collimating element exposed to the radiation beam allows a change, the collimating elements being in the form of channels having a closed cross-section, the channels having different lengths among each other, and the said one Movement comprises a displacement transverse to the longitudinal direction of the channels.

Radiation analysis apparatus according to claim 4, in which the channels are in the form of X-ray optical fibers ( 60 ) are formed.

Collimator for use in a radiation analysis apparatus using a radiation beam ( 45 ), with collimating elements ( 46 . 60 ), the collimator having a movement mechanism ( 50 . 52 ; 62 . 64 ) for movements through the radiation beam, such that the collimator has a variable opening angle for the radiation beam, and the movement mechanism is arranged to expose the radiation beam to a variable length (L) of the collimating elements, as a result the variable opening angles for the beam Radiation beam, the collimating elements being in the form of mutually parallel plates ( 46 ), and the moving mechanism for rotating the collimator about a shaft (Fig. 50 ) is arranged perpendicular to the plates.

A collimator according to claim 6, wherein the plates comprise a have rectangular shape.

A collimator according to claim 6, wherein the plates are at least partly have an elliptical shape.

Collimator for use in a radiation analysis apparatus using a radiation beam ( 45 ), with collimating elements ( 46 . 60 ), the collimator having a movement mechanism ( 50 . 52 ; 62 . 64 ) for movements through the radiation beam, such that the collimator has a variable opening angle for the radiation beam, and the movement mechanism is arranged to expose the radiation beam to a variable length (L) of the collimating elements, as a result the variable opening angles for the beam Radiation beam is obtained, wherein the collimating elements have the shape of channels with self-contained cross-section, wherein the channels have different lengths among each other, and the moving mechanism is arranged to displace the collimator transversely to the longitudinal direction of the channels.

Collimator according to Claim 9, in which the channels are in the form of X-ray optical fibers ( 60 ) are formed.